食品工艺学论文 干燥工艺

摘要：干燥技术是最重要的食品保藏方法之一，随着人们生活水平的提高，人们对干燥食品的数量需求和质量要求越来越高。纵观干燥的发展历史，传统的热风干燥虽然被普遍使用，但已不能满足当前食品干燥的要求。目前比较典型的干燥技术有微波干燥、红外辐射干燥、冲击干燥、渗透干燥、流床干燥、喷雾干燥、冷冻干燥，各种不同的干燥技术都既有其各自优点，又有其局限性，有些干燥方法对设备要求高，干燥成本也比较高；有些方法会造成质量损失，降低产品的市场价值；有些方法能耗大，易造成环境污染。因此，干燥技术仍然在不断革新完善，一些高新技术方法如超声波干燥法、变温压差膨化法、微波冻干、超临界流体干燥正在逐步发展。本文是通过阅读了大量文献之后，对我国食品干燥工艺的技术方法进行综述，探讨了在食品加工中这些方法的运用特点、存在问题、以及发展前景。

关键词：干燥传统典型干燥新型干燥试验性阶段干燥法

正文

一、食品干燥工艺基本原理

食品干燥的基本过程是食品从外界吸取热量使食品内部水分向表面扩散，扩散到表面的水分又向周围空间蒸发的过程。食品干燥比较复杂，首先是对食加热使其水分汽化的传热过程，然后是汽化后的水蒸气由于其蒸汽分压较大而扩散进入气相的传质过程，而水分从食品内部由于扩散等的作用而到达食品表面，则是一个食品内部的传质过程。因此，干燥过程的特点是传热和传质过程同时并存，两者相互影响而又相互制约，有时传热可以加速传质过程的进行，有时传热又可减缓传质的速率。因此，热量的传递和食品水分的外逸，即食品的湿热传递是食品干燥的基本原理。

二、传统典型干燥工艺

2.1 空气干燥法：以热空气作为干燥介质，通过对流方式与食品进行热量与水分的交换。根据干燥介质与食品流动接触方式不同，分为固定接触式对流干燥和悬浮式接触干燥两大类。其中应用于工业生产最为广泛的方法是：

2.1.1 隧道式干燥——干燥过程是将物料放在料车料盘上，料车在矩形干燥轨道中运动，并与流动的热空气接触，进行湿热交换获得干燥。

2.1.2 流化床——热空气被强制以高速穿过床层，克服颗粒状物料重力的影响，使颗粒暂时处在一个流化状态。流化床干燥已经被证明是一个在有限干燥体积下实现最优化的有效方法。流化床干燥已经在食品颗粒状物料、陶瓷、医药和农产品的干燥中得到了实际的应用。流化床干燥容易操作而且具有以下优点：1．由于气体和颗粒状物料充分接触，实现了最佳的热、质传质效率，从而得到了较高的干燥速率；2．节省空间；3．较高的热效率；4．设备购置、维护费用低；5．工艺条件容易控制。很多食品物料都适合于流化床干燥，例如，豆类、快状蔬菜、水果颗粒、洋葱片和果汁粉等。

2.1.3 喷雾干燥——将液态或浆质状食品喷成雾状，悬浮在热空气中进行干燥的方法。其传热快、干燥时间瞬间，且质量好、溶解性强，适用于热敏性物质。但

是其设备成本高、热效耗能大。

2.2接触式干燥法：常用的有滚筒干燥和带式真空干燥。

2.3冷冻干燥法：干燥过程包含物料预冻、升华干燥和解析干燥三步。冻结是通过控制速度，使食品具有一定的形状和结构，其冰晶的形成也具有既有利于传热和传质，又使食品能够保持良好的性状，升华是食品中水分吸热气化获得干燥。此法广泛的应用在食品工业中来改善维生素等不稳定成分的稳定性和耐储藏性。冷冻干燥的产品不仅具有较好的稳定性，而且运输储藏方便。但是，冷冻干燥又是一个耗时、耗能的操作，如果工艺条件得不到优化的活，完成干燥过程可能需要几天甚至几周时间。所以，干燥产品的稳定性及耐储性和工艺时间是实现冷冻干燥工艺最优化的两个考虑的主要因素。由于设备昂贵，而且工艺周期长、操作费用高，所以经济性是冷冻干燥最主要的缺点。已经做了很多尝试去降低冷冻干燥的费用，例如与真空干燥联用，使用空气冷冻干燥。

2.4辐射干燥法：此法利用电磁波作为热源使食品脱水，根据电磁波波长不同分为红外线干燥和微波干燥。

2.5冲击干燥：此法利用单个或多个蒸汽喷嘴向物料表面垂直喷射气流。因为冲击喷射可以获得较高的热量和物质扩散系数，所以被应用在冷冻、加热食品干燥领域。干空气和过热蒸汽是在冲击干燥中最主要的两种干燥介质。用过热蒸气作为干燥介质时，在干燥开始的瞬间会有部分水蒸汽凝结在产品的表面，就像过热蒸汽与冷的固体接触是发生的现象一样。在食品工业中，空气冲击干燥技术被用在焙烤和烹饪中，产品有玉米粉圆饼、土豆、比萨饼、饼干、面包和蛋糕等。这些产品比在对流烤箱中焙烤的更快、更均匀。

2.6 渗透干燥：在食品中，渗透干燥是将含水物料浸在含有可食用溶质的高渗透压的水溶液中(果汁或盐水)，实现物料的部分脱水的过程。此法的特点：第一，浸泡过程实现了脱水和配方加工的双重效果。第二，渗透脱水本身不能使产品达到品质稳定的低含水量，因此，经过渗透处理的产品需要进行进一步的加工，例如，热风、冷冻或者真空干燥等来达到产品品质要求。

三、新型干燥工艺

3.1 微波真空干燥法——3.1.1 干燥原理：微波辐射到干燥物料上并穿透进入食品内部，被加热物料内的偶极分子(如水)在电磁场的作用下有序排列作高速摆振运动，分子运动的结果造成分子间的碰撞和摩擦加剧而产生大量的摩擦热，从而使物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温，大量的水分子从物料逸出，达到干燥的目的。真空干燥具有干燥温度低、产品复水性高以及色泽和口感好等特点。因此将微波干燥与真空干燥相结合不仅可以避免常压微波干燥温度过高对食品产生的不利影响，而且可以进一步缩短干燥时间，提高产品质量。

3.1.2此法的特点是：干燥速率大、营养成分保留率高微波真空干燥的蕨菜中维生素C含量与冷冻干燥的没有显著差异，是热风干燥蕨菜的4．5倍。“n等干燥胡萝卜片时发现，微波真空干燥能很好地保留热敏性物料的维生素。热风干燥与微波真空干燥时胡萝卜素的损失率分别为19．2％和3．2％，维生素C的保留率分别

为38％和79％。良好的复水性，这归因于干燥过程中的膨化效应、无表面硬化和干燥温度低。与其他方法的耦合：与热风干燥法、热泵、冷冻相联合运用。

3.1.3 发展前景：微波真空干燥综合了微波干燥和真空干燥的优势，具有快速、高效、低温等优点，能较好地保持食品原有的色、香、味及营养成分，可有效避免干燥过程中生物活性成分的热、氧破坏。产品的组织结构和复水率等物理特性可以和冷冻干燥的产品相媲美，但操作成本比冷冻干燥要便宜得多。因此，微波真空干燥可以实现用较低的成本生产出较高品质的产品，此项技术应用前景广阔。

3.2 微波冻干联合干燥：单纯利用微波干燥，容易出现边缘或尖角部分焦化现象，同时，微波干燥时干燥终点不易判别，容易产生干燥过度现象。因此，目前利用微波干燥多是采用微波与真空干燥结合的一种新型的组合干燥技术，随着工作压强的降低，溶剂(水)的沸点下降，扩散速度加快。但是，由于在低压环境中，对流方式传递热是非常困难的，真空干燥存在传热速度慢，干燥时间长等缺点。而微波加热能够弥补真空干燥中热量传递慢的缺点，使微波干燥与真空干燥相结合的真空微波干燥技术能够在低温条件下短时间内完成干燥任务。

此法多用于海产品，使海产品在冻结状态下脱水，可以最大限度地保留食品原有的营养、味道和芳香，保持食品原来的形状和颜色，并抑制酶和细菌的生长。冻结后均匀分布的细小冰晶在升华后留下大量空穴，使冻干食品呈多孔海绵状，复水时水分能迅速渗入到冻干品内部，与干物质充分、迅速接触，因而复水性很好。

有研究者对海参进行了微波辅助冷冻干燥的研究，由于海参离开海水后很快会发生自溶，所以海参一般都是脱水后在市场上流通。传统的海参干制方法耗时太长，而且品质较差；真空冷冻干燥方法可以获得品质优良的海参干制品，但能耗太大。为了寻找一种能够替代冷冻干燥的干燥方法，将微波作为冷冻干燥的热源，进行微波辅助冷冻干燥，并与其他典型干燥方法进行了比较，发现微波辅助冷冻干燥能有效缩短冻干时间，节能幅度达30%以上，其产品和常规冻干产品无明显差异。同时，对微波在低压环境下的气体放电现象进行了研究，找到了放电发生的规律。通过对海参微波辅助冷冻干燥特性的研究，得出了合理的微波加载方案。存在问题：加热不均匀——干燥室微波分布不均，微波与传热传质相互影响，干燥中物料温度检测，此法依然属于蒸发脱水，产品的外观和内在品质还是存在较大缺陷。

3.3 热泵干燥：是利用热泵从低温热源吸收热量，将其在较高温度下释放，从而对物料进行干燥的方法。与普通的热风干燥相比，热泵干燥在封闭的环境下进行，充分利用了干燥排出的水蒸汽潜热，能耗低，是一种节能型新技术。

对于含水率较高的食品，干燥过程中去除的水量大，因此利用热泵干燥水产品存在的主要问题是设备组成较为复杂，使用过程中的维护费用高，干燥时间也很长，此外，热泵干燥依然属于蒸发干燥，存在水分迁移，无机盐的迁移会引起海产品表面发硬结壳，同时水分迁移会引起产品皱缩严重，热泵干燥产品属于中档产品。

3.4 果蔬变温压差膨化干燥：指物料膨化和真空干燥温度不同，早干燥过程中温